Esse projeto possui um conjunto de linhas de pesquisa que exploram o uso de técnicas de otimização em problemas encontrados na indústria. As linhas principais são:

A) Problemas de corte

Problemas de corte consistem, basicamente, em determinar a “melhor” forma de cortar unidades de material (aqui denominadas objetos), de maneira a produzir um conjunto de unidades menores (aqui denominadas itens). Estes problemas aparecem em diversos processos industriais de corte em que os objetos, em geral disponíveis em estoque, correspondem a barras de aço, bobinas de papel (aço, alumínio, etc.), chapas metálicas ou de madeira, placas de circuito impresso, lâminas de vidro e fibra de vidro, peças de couro etc., e os itens, com dimensões especificadas são, em geral, encomendados.

B) Problemas de empacotamento

Similarmente aos problemas de corte, problemas de empacotamento consistem em determinar a “melhor” forma de arranjar um conjunto de itens dentro de objetos. Estes problemas ocorrem em uma diversidade de aplicações: em atividades logísticas ocorrem na movimentação, armazenagem e transporte de materiais, ao carregar produtos embalados (itens) sobre paletes ou dentro de contêineres e caminhões (objetos); em publicidade ocorrem na alocação de propagandas em painéis, placas e páginas web; em cartografia, na alocação de rótulos em mapas; na alocação de módulos de circuito integrado no projeto de circuitos Very-Large-Scale Integration (VLSI). Várias aplicações também surgem quando os objetos não têm dimensões espaciais, como nos problemas de alocação de tarefas e recursos computacionais, balanceamento de linha de montagem, orçamento de capital, programação de multiprocessadores, alocação de comerciais de televisão, entre outros.

C) Problemas de dimensionamento de lotes

Problemas de dimensionamento de lotes (PDL) são problemas importantes de planejamento da produção de médio prazo (i.e., no nível tático, algumas vezes no nível tático-operacional) em que, em geral, se considera um horizonte de planejamento finito e dividido em períodos, e a demanda de cada produto em cada período é dinâmica, isto é, varia ao longo do horizonte. Estes problemas consistem, basicamente, em determinar os tamanhos de lotes de produção (i.e., quantidades a serem produzidas de cada produto) em cada um dos períodos do horizonte de planejamento, de maneira a minimizar custos de produção ou maximizar margens de contribuição ao lucro, satisfazendo restrições de disponibilidade de recursos e atendimento da demanda dos produtos.

D) Problemas de programação da produção

Problemas de programação da produção (scheduling) envolvem decisões de planejamento de curto prazo (i.e., no nível operacional) tais como, designação de tarefas a máquinas e programação das tarefas em cada máquina ao longo do tempo, ou seja, a determinação da sequência de processamento das tarefas e os instantes de início e término do processamento de cada tarefa em cada máquina. Estes problemas consistem, basicamente, em determinar a alocação de recursos para as tarefas, de maneira a otimizar um ou mais critérios (por exemplo, minimizar o tempo total necessário para processar todas as tarefas, minimizar o máximo atraso entre todas as tarefas) e satisfazer as restrições envolvidas.

E) Problemas de roteamento

Estes problemas envolvem decisões de programação e roteamento de veículos (PRV). Por exemplo, dada uma frota de veículos sediada em um ou mais depósitos, determinar um conjunto de rotas que satisfaça a demanda de um conjunto de clientes, geograficamente distribuídos, minimizando o custo de operação ou algum outro critério, como a distância total percorrida. Assim como os problemas A, B, C e D, os PRVs em geral também são NP-difíceis e podem ser encontrados no contexto de coletas e entregas de produtos, seja de bens 6 físicos ou de serviços. Dentre estes contextos podemos citar a gestão de resíduos, cadeias de suprimentos agrícolas, pesqueiros e mineração, inspeção de medidores de gás ou de água, manutenção periódica de elevadores e extintores de incêndio, entre muitos outros. A rede de distribuição pode ser composta por rodovias, ferrovias, hidrovias, linhas de energia, etc. Outros exemplos de aplicação aparecem na movimentação dos braços de um robô para colocar componentes eletrônicos em uma placa, ou no planejamento de fotos a serem tiradas por satélites de baixa órbita.

F) Problemas de localização

O número de novos problemas de localização teve um aumento expressivo a partir dos anos 1990 e proporcionou um campo fértil para a pesquisa operacional, por meio de modelagem, desenvolvimento de algoritmos e teoria de complexidade computacional. Estes problemas são estratégicos e consistem em determinar a localização ótima de uma ou mais facilidades ou equipamentos, de modo a servir um conjunto de pontos de demanda, sujeito a restrições da natureza dos problemas. Um subconjunto pequeno de aplicações de modelos de localização inclui sistemas de hubs em redes de transporte, telecomunicações, computação e sensores sem fio, bem como aplicações em sistemas de disposição de lixo, logística, cuidado da saúde, serviço emergencial e eventos de desastre. Além disso, problemas de localização estão integrados a outros tipos de problemas de decisão, como por exemplo, roteamento de veículos, cadeias de suprimento e sistemas de informação geográfica.

G) Problemas integrados

A integração dos problemas A, B, C, D, E e F tem sido amplamente estudada, dada a necessidade e motivação prática de se tomar decisões cada vez mais coordenadas. Problemas de corte de materiais (A) ou empacotamento de itens (B) podem aparecer combinados com problemas de dimensionamento de lotes de produção (C), programação da produção (D), ou mesmo roteamento (E) e localização (F), em diversos contextos industriais e logísticos. Alguns exemplos são problemas integrados para: dimensionar lotes de produção (C) e cortar materiais (A) para produzir partes destes produtos; dimensionar lotes de produção (C) e empacotar produtos (B) em veículos para serem distribuídos podendo ou não envolver o roteamento (E) destes veículos; programar (D) e roteirizar (E) veículos e arranjar as cargas (tarefas) (B) dentro dos veículos (máquinas); cortar materiais (A) conforme certos padrões de corte e determinar a programação e sequência (D) em que estes padrões de corte serão aplicados ao corte dos objetos. O avanço no estudo destes problemas integrados pelos grupos de pesquisa deste projeto tem sido facilitado por causa das colaborações entre esses pesquisadores em projetos de pesquisa anteriores.